Kvēpu filtrs DPF
Daļiņu filtrs (saukts arī par makrodaļiņu filtru no angļu valodas Diesel Particulate Filter, DPF) ir ierīce, kas paredzēta dīzeļdegvielas iekšdedzes dzinēju sadegšanas produktu filtrēšanai no mazām kvēpu daļiņām. Augstas kvalitātes makrodaļiņu filtri samazina kvēpu emisiju vidē par gandrīz 99,9%.
Atkarībā no dažādiem parametriem (izmantotās degvielas kvalitātes, iekšdedzes dzinēja darbības režīma u.c.) kvēpu daļiņām var būt atšķirīgs ķīmiskais sastāvs. Kvēpu daļiņas ir amorfs ogleklis, kas sajaukts ar metālu oksīdu, ūdens, ogļūdeņražu, sēra un citu ķīmisko elementu daļiņām. Šo daļiņu izmēri svārstās no 10 līdz 1000 nanometriem. Sodrēju veidošanās notiek nepilnīgas degvielas sadegšanas dēļ, ko var izraisīt vairāki iemesli (liels piemaisījumu daudzums degvielā, kas kavē pašaizdegšanos, skābekļa trūkums utt.). Veidojas degvielas sadegšanas laikā iekšdedzes dzinēja cilindros, kvēpu daļiņas nonāk izplūdes sistēmā, kur tās uztver makrodaļiņu filtrs.
DPF kvēpu filtru apkope,
Strukturāli makrodaļiņu filtri sastāv no keramikas matricas, kas ievietota noslēgtā metāla korpusā.
Matrica sastāv no daudzām kvadrātveida šūnām (ir pieejamas modifikācijas ar uzlabotām astoņstūra šūnām), kas ir šauri kanāli, pārmaiņus slēgti no abām pusēm.
Katra kanāla iekšējā virsma ir izgatavota no poraina materiāla, kas ir filtra elements. Daļiņu filtra atrašanās vieta izplūdes sistēmā ir atkarīga no tā modeļa un konfigurācijas.
Visbiežāk tas atrodas tieši aiz katalītiskā neitralizatora, bet dažās modifikācijās šie divi elementi ir apvienoti. Oksidatīvā tipa pārveidotājos makrodaļiņu filtrs atrodas aiz izplūdes kolektora. Šī atrašanās vieta nav nejauša, jo Tieši šeit iekšdedzes dzinēja izplūdes gāzu temperatūrai ir maksimālā vērtība. Šajā gadījumā matricas šūnu kanāli ir pārklāti ar katalizatoru, kas oksidē nesadegušās degvielas daļiņas.
Filtra darbības laikā sodrēju daļiņas pakāpeniski piepilda matricas kanālu sieniņu filtra materiālu. Kad to koncentrācija sasniedz kritisko vērtību, tie kavē izplūdes gāzu kustību caur izplūdes sistēmu, kas negatīvi ietekmē dzinēja efektivitāti (samazinās jauda). Atsevišķa problēma ir nelielas kvēpu daļiņas, kuru izmērs ir aptuveni 0,1 mikrons, jo makrodaļiņu filtram tās ir ļoti grūti notvert. Un, lai gan to īpatsvars kopējā iekšdedzes dzinēju izdalīto kvēpu apjomā ir aptuveni 5%, šīs daļiņas rada vislielāko bīstamību cilvēkiem: daļiņas, kas ir mazākas par 5 mikroniem, netiek izfiltrētas augšējos elpceļos, kā rezultātā sodrēji. uzkrājas plaušās. Tāpēc makrodaļiņu filtra darbībā papildus filtrēšanas stadijai tiek izdalīta arī reģenerācijas stadija. Reģenerācija ļauj atbrīvot filtru no uzkrātajiem sodrējiem un palielināt tā filtrēšanas jaudu.
Daļiņu filtra reģenerāciju var veikt divās versijās: aktīvajā un pasīvajā.
Ar pasīvo reģenerāciju katalizators, kas ievietots šūnās, pakļaujoties izplūdes gāzu temperatūrai, paātrina filtrēto kvēpu daļiņu oksidācijas (sadegšanas) procesu. Dažreiz, lai uzlabotu šo efektu, dīzeļdegvielai tiek pievienotas īpašas piedevas, kas ļauj sākt sodrēju oksidācijas reakciju pie zemākas temperatūras. Tomēr vairākos gadījumos (iekšdedzes dzinējs darbojas tukšgaitā, nelielas slodzes, braukšana sastrēgumos utt.) netiek sasniegta nepieciešamā temperatūras vērtība pasīvās reģenerācijas uzsākšanai. Šādos gadījumos tiek izmantota aktīva reģenerācija.
Aktīvā reģenerācija ietver augstākas temperatūras izmantošanu. Izmantojot piespiedu reģenerāciju, gāzu temperatūra filtrā paaugstinās līdz 600 grādiem pēc Celsija. To var panākt vairākos veidos, kurus izmanto gan kombinācijā, gan atsevišķi. Tie ietver dīzeļdegvielas padeves aizkavēšanu iekšdedzes dzinēja sadegšanas kamerā, papildu degvielas padevi cilindriem izplūdes gājiena laikā, neliela degvielas daudzuma izsmidzināšanu izplūdes gāzēs, kas nonāk makrodaļiņu filtrā, gāzu uzsildīšanu priekšā. filtru, izmantojot dažādas metodes (kvēlspuldzes, mikroviļņus) un citus.
Mūsdienu makrodaļiņu filtri izmanto gan pasīvo, gan aktīvo reģenerāciju. Jaunu vides standartu izstrādei ir nepieciešama pastāvīga makrodaļiņu filtru konstrukcijas un darbības principu optimizācija un uzlabošana. Mūsdienās visizplatītākie ir makrodaļiņu filtri ar katalītisko pārklājumu un makrodaļiņu filtri ar degvielas piedevu sistēmu.
Pirmā tipa filtri tiek uzstādīti Volkswagen koncerna, kā arī dažu citu ražotāju automašīnām.
Platīns un tā savienojumi tiek izmantoti kā katalizators šajos filtros. Katalizatora darbības dēļ izplūdes gāzu temperatūras ietekmē filtrā sadeg sodrēji, pēc tam tie tiek izņemti no filtra. Kvēpu daļiņu oksidēšanās laikā slāpekļa oksīdi NO tiek oksidēti par NO2 dioksīdu katalizatora klātbūtnes dēļ. Slāpekļa dioksīds, mijiedarbojoties ar kvēpiem (kuru galvenā daļa ir ogleklis), veido divus savienojumus - slāpekļa oksīdus un oglekļa oksīdu (oglekļa monoksīdu). Tad iegūtie oksīdi tiek oksidēti ar skābekli un veido atbilstošos dioksīdus. Procesa temperatūra parasti nepārsniedz 500 grādus pēc Celsija.
Gadījumos, kad atsevišķas vadības sistēmas sastāvdaļas (piemēram, gaisa plūsmas mērīšanas sensors (plūsmas mērītājs), temperatūras sensori pie filtra ieejas un izplūdes, spiediena sensori u.c.) signalizē par filtra jaudas samazināšanos, nepieciešama aktīva reģenerācija, kura laikā temperatūra daļiņu filtra iekšpusē sasniedz 650 grādus pēc Celsija. Kad vadības sistēmas sensori norāda caurlaides samazināšanos, vadības bloks palielina cilindriem piegādātās degvielas daudzumu, vienlaikus ierobežojot ienākošā gaisa (skābekļa) daudzumu. Šādos apstākļos gāzu temperatūra paaugstinās līdz tai, kas nepieciešama aktīvai darbībai
